bài giảng giản đồ pha 3 cấu tử

Giản đồ pha (Phase diagram)
Một số khái niệm
Cấu tử: Các nguyên tố hay hợp chất bền vững cấu tạo
nên vật liệu.
Hệ: là tập hợp các cấu tử trong cùng một điều kiện xác
định
Pha: là tổ phần đống nhất của hệ
Hệ cân bằng: Có năng lượng thấp nhất
Hệ không cân bằng: Có năng lượng cao
Hệ giả ổn định: Ổn định trong một phạm vi nhất định
Quy tắc pha

Xác định mối quan hệ giữa số pha P
(phase) , bậc tự do F (freedom) và số
cấu tử C (component):
F = C – P + 2
Nếu áp suất ko đổi, ta có:
F = C – P + 1
Giản đồ pha

Là công cụ để biểu hiện mối quan hệ
giữa nhiệt độ, thành phần và số lượng
các pha của hệ đó ở trạng thái cân
bằng

Được xây dựng chủ yếu bằng thực
nghiệm
Water phase diagram
Dung dịch rắn (Solid solution)

Ký hiệu A(B)


Hai loại:
-
thay thế
-
xen kẽ
Các đặc tính của dung dịch rắn

Kiểu mạng của KL dung môi

Liên kết vẫn là liên kết kim loại

Tính chất biến đổi nhiều

Thành phần thay đổi trong phạm vi nhất
định mà không làm thay đổi kiểu mạng
Giản đồ pha 2 cấu tử

Trục tung: biểu diễn nhiệt độ

Trục hoành: biểu diễn thành phần hóa
học
Các thông tin có được từ GDP

Các pha tồn tại

Thành phần pha

Tỉ lệ giữa các pha


Nhiệt độ chảy

Các chuyển biến pha

Dự đoán các tổ chức tạo thành
Phase diagram

Ơtecti: điểm có nhiệt độ nóng chảy
thấp nhất, điểm dễ chảy hay cùng tinh

Hypoeutectic: Trước cùng tinh

Hypereutectic: Sau cùng tinh
Nguyên tắc trong giản đồ pha
Tại điểm xét: gần pha nào hơn
thì lượng của pha đó nhiều hơn,
tính theo quy tắc đòn bẩy.

Cắt đường giới hạn các pha tại điểm có trục hoành
bằng bao nhiêu thì thành phần nguyên tố của pha
đó bằng chính giá trị đó:
Pha & có m% B, (100-m)%A
Pha ᵝ có n% B, (100-n)% A
A simple binary phase
diagram: no solubility
Bao gồm hai kim loại A và B, không hòa
tan với nhau, không tương tác với
nhau, không thể tạo thành dung dịch
rắn
Điển hình: Pb – Sb

Giản đồ pha 2 cấu tử: không
tạo thành dung dịch rắn
Consider 1 kg Pb - 60%Sb
alloy. Determine:
The amounts and
compositions of
each phase at
435
o
C, 245
o
C?
Giản đồ pha 2 cấu tử có thể hòa tan vào
nhau tạo thành dung dịch rắn hòa tan vô
hạn

Hai kim loại A và B có khả năng hòa tan
vô hạn vào nhau ở mọi nhiệt độ

Điển hình: Cu - Ni
A simple binary phase
diagram: unlimited solubility

Consider a mixture of 2 metals A and B,
solid exists as a solution at all
temperature

Typical: Cu - Ni

Consider Cu -35%Ni alloy
Determine:
The amounts and compositions of each
phase at 1270
o
C, 1250
O
C, 1220
o
C
43
1270
1250
1220
23
49
Limited solubility

Consider a mixture of 2 metals A and B

Limited solubility of A in B and B in A

Typical: Pb – Sn, Cu - Ag
Giản đồ pha hai cấu tử hòa tan vào nhau
có giới hạn, tạo thành dung dịch rắn ở
thành phần và nhiệt độ nhất định
Consider a Pb-35%Sn alloy.
Determine:

a) The composition of the first solid to form
during solidification
b) the amounts and compositions of each
phase at just above the eutectic
temperature
c) the amounts and compositions of each
phase at just below the eutectic
temperature
d) the amounts and compositions of each
phase at 25
o
C.